Des alternatives aux systèmes de stockage lithium-ion ?
Avec le développement des énergies renouvelables, le développement des systèmes de stockage devient essentiel au vu de l’instabilité des technologies actuelles.

systèmes de stockage

Contrairement aux énergies fissiles et fossiles, le renouvelable présente certains désavantages. Le plus connu d’entre eux est sûrement l’instabilité de production électrique de certaines technologies, nécessitant alors des systèmes de stockage. Si l’hydroélectrique offre une fiabilité importante, on ne peut pas en dire de même pour le solaire et l’éolien.

Les systèmes stockage, une solution qui se doit d’être efficace

Indispensable aux stratégies énergétiques de nombreux pays, l’éolien et le solaire doivent être plus adaptés aux défis énergétiques de demain. Pour ce faire, l’installation des systèmes de stockage importants est nécessaire. Ainsi, la distribution d’électricité pourrait être continue et indépendante des conditions climatiques.

Actuellement, les systèmes de stockage le plus souvent utilisés sont les batteries lithium-ion. Cependant, les réserves de lithium ne sont pas infinies et pourraient venir à manquer au vu de la forte demande. De plus, la transition énergétique demandera une production de systèmes de stockage toujours plus importante, l’électricité prenant le pas sur le fossile.

En janvier 2022, S&P Global Platts estimait que les ressources en lithium deviendraient insuffisantes aux besoins industriels en 2030. D’ici là, on estime que la consommation mondiale atteindra les 2 millions de tonnes. Pour le moment, 84 % du lithium extrait est utilisé pour la construction de batteries, notamment pour les voitures électriques.

De nouvelles options sont étudiées

Pour l’utilisation des appareils domestiques, le lithium conservera son statut de matériel phare. Par exemple, les batteries lithium-ion seront une technologie standard pour les véhicules électriques et le stockage de courte durée. Robert Armstrong, directeur de l’initiative énergétique du Massachusetts Institute of Technology, justifie la nécessité de développement de nouvelles solutions :

“Mais les ressources énergétiques renouvelables variables telles que l’énergie éolienne et l’énergie solaire dépendent des variations quotidiennes et saisonnières ainsi que des fluctuations météorologiques. Elles ne sont pas toujours disponibles pour répondre à la demande d’électricité.”

Néanmoins, il est peu probable que le coût de leur capacité de stockage baisse suffisamment pour devenir un support aux énergies renouvelables. Ces dernières ne permettent pas une adoption généralisée aux stockages électriques de longue durée, soit égal ou supérieur à 12 heures. Les exigences en matière de coût, de durée de vie et d’échelle de fabrication favorisent l’exploration de “nouvelles technologies électrochimiques.”

Selon S&P Global Commodity Insights, des innovations sont particulièrement surveillées, comme les batteries à flux redox et métal-air. Elles utilisent des matériaux de stockage de charge peu coûteux et des conceptions de batteries mieux adaptées aux applications de longue durée. Pour poursuivre les recherches à ce sujet, les chercheurs estiment que le soutien du gouvernement est nécessaire.

Une meilleure utilisation des systèmes de stockage

Dans une étude publiée en mai 2022, le Massachusetts Institute of Technology (MIT), expose des solutions plus immédiates. Pour le stockage de l’énergie thermique à court terme, cela repose sur la réduction du coût de conversion de la chaleur en énergie électrique. Cet aspect constitue une grande partie du coût global du système d’énergie thermique.

Pour y parvenir, il faudrait mettre à contribution les turbines à vapeur des centrales électriques existantes. On y ajoutera alors un stockage thermique et de nouveaux générateurs de vapeur remplaçant les chaudières à combustible fossile. Cette optimisation de récupération de l’énergie produite permettrait d’éviter une perte, parfois conséquente, d’électricité.

Depuis plusieurs années, la récupération de la chaleur perdue devient un nouveau moyen de production électrique. Mise en lumière par S&P Global, l’étude commente la faisabilité de cette solution :

“Actuellement, les technologies disponibles dans le commerce permettent cette modernisation. Elle peut être attrayante pour les propriétaires de centrales et les communautés locales. La solution évoquée permettrait d’utiliser des actifs qui seraient autrement abandonnés à mesure que les systèmes électriques se décarbonent.”

Une fluctuation des prix de l’électricité reste à prévoir

Malgré ces hypothèses, le manque de solution concrète laisse prévoir une plus grande volatilité des prix de l’électricité. Selon les chercheurs du MIT, l’écart de tarification en fonction de l’heure de consommation (heures pleines/creuses) évolue. Elle augmentera à mesure que les énergies renouvelables à coût zéro se généralisent.

Cette spéculation revient sur les faiblesses des centrales électriques issues des énergies renouvelables variables et dotés d’un système de stockage. Ces dernières auraient, selon l’étude, des coûts fixes (capital) relativement élevés et des coûts d’exploitation marginaux relativement faibles. Une comparaison faite par rapport aux systèmes de production d’électricité actuels, issus des générateurs thermiques.

Les chercheurs détaillent ainsi l’évolution attendue des prix. Dans leur argumentation, ils ajoutent que la situation s’accentue à mesure que la décarbonisation devient plus stricte. Ils développent :

“La distribution des prix de gros horaires ou de la valeur marginale de l’énergie changera dans les systèmes de production d’électricité décarbonés. On constatera beaucoup plus d’heures de prix nuls ou très bas et plus d’heures de prix élevés par rapport aux marchés de gros actuels.[…] (Les énergies renouvelables variables) augmentent considérablement le pourcentage d’heures pendant lesquelles les prix, représentés par les coûts standards du système dans notre modélisation, sont inférieurs à 5 dollars/MWh.”

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